Einweg-Lichtschranken, auch die einfachste Art von Lichtschranken. Aufgrund ihrer Anordnung werden sie auch als „Gegensensoren“ bezeichnet. Der Sensor besteht aus einem Sender und einem Empfänger, die in getrennten Gehäusen untergebracht sind.
Lassen Sie uns in diesem Artikel diskutieren, was sind Durchlichtsensoren, wie sie hergestellt werden und ihre Anwendungen.
Was ist eine Einweg-Lichtschranke?
Eine Einweg-Lichtschranke ist ein Sensor, der einen elektrischen Schalter betätigt/ein Signal ausgibt, wenn ein Lichtstrahl erkannt wird. Sie bestehen aus zwei getrennten Einheiten, Sender und Empfänger.
Die Sendeeinheit sendet einen auf die Empfangseinheit gerichteten Lichtstrahl aus. Wenn ein Objekt den Lichtstrahl behindert, erkennt der Empfänger das Fehlen des Strahls und löst den Ausgang aus.
Einweg-Lichtschranken finden Anwendungen in Anwendungen wie dem Zählen von Gegenständen, die eine Förderlinie hinunterlaufen.
Funktionsprinzip des Einweglichtsensors
Einweg-Lichtschranken arbeiten auf sehr einfache Weise. Sie nutzen die geradlinige Ausbreitung Eigenschaft des Lichts. Diese Eigenschaft beschreibt, dass elektromagnetische Wellen wie Licht dazu neigen, sich in a auf einer geraden Linie auszubreiten homogen Mittel.
Es gibt zwei Hauptkomponenten in einem Aufbau eines optischen Durchstrahlsensors:
- Sendeeinheit
- Empfangseinheit
Sendeeinheit
Die Sendeeinheit besteht aus einer Lichtquelle, typischerweise einer LED, die Licht im sichtbaren Spektrum emittiert. Dieses Gerät enthält auch eine Linsenanordnung zum Fokussieren und Richten des Strahls. Mit bloßem Auge würde dies wie ein Laserstrahl aussehen.
Die meisten Sender haben nur die Stromkabel. Sie können durch Zuführen oder Entfernen von Strom ein- und ausgeschaltet werden. Einige Sensoren können mehr als zwei Drähte haben, die zusätzlichen Drähte werden verwendet, um den Strahl zu steuern.
Einige Sender können einen pulsierenden Strahl mit einer Frequenz von 500 Hz aussenden.
Diese Systeme sind widerstandsfähiger gegen äußere Störungen, da der Empfänger nur mit dem pulsierenden Strahl arbeitet.
Empfängereinheit
Die Empfangseinheit überwacht den vom Sender ausgesendeten Strahl. Ähnlich wie andere Arten von optischen Sensoren hat eine Einweglichtschranke nur wenige Schlüsselstufen in ihrer Schaltung.
Die folgende Abbildung zeigt das Funktionsblockdiagramm für eine Einweg-Lichtschranke und einen Sender.
- Spannungsregler
- Der Spannungsregler sorgt für eine saubere Stromversorgung der internen Schaltkreise des Sensors.
- Photodioden- und Linsensystem (Empfänger)
- Das Linsensystem empfängt den Strahl und wendet eine optische Filterung an und richtet ihn auf die Fotodiode. Die Fotodiode leitet Strom, wenn der Strahl auf ihre Erfassungsfläche fokussiert wird. Dieses Signal wird durch einen Operationsverstärker verstärkt. Die Verstärkung ist mit einem am Sensorgehäuse vorhandenen Potentiometer einstellbar.
- Signalkonditionierungsstufe
- Das verstärkte Signal wird gefiltert und an die Empfangsfrequenz angepasst. Dadurch kann der Sensor den Strahl des Senders gezielt überwachen und wird nicht durch eine externe Lichtquelle unterbrochen. Jeder Lichtstrahl, der die Betriebsfrequenzkriterien des Systems nicht erfüllt, wird in diesem Stadium herausgefiltert.
- Das aufbereitete Signal wird dann durch a geleitet Schmitt-Trigger-Schaltung der ein sauberes Steuersignal an die Ausgangsstufe liefert, um den Ausgang ein-/auszuschalten.
- Ausgangsstufe
- Die Ausgangsstufe besteht aus der Elektronik zur Steuerung des Ausgangs. Abhängig vom Signal der Signalkonditionierungs- und Filterstufe schaltet diese Stufe den Ausgang ein/aus.
- Es stehen verschiedene Arten von Ausgangsoptionen zur Verfügung, z. B. PNP-, NPN-Transistorausgang und Schließer-/Öffner-Relaisausgang. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Sensoren haben sowohl NO/NC-Optionen.
Abgesehen von den Hauptblöcken der oben diskutierten Schaltung haben industrielle Sensoren zusätzliche Komponenten, um die Zuverlässigkeit des Sensors sicherzustellen.
Dazu gehören Verpolungsschutzdioden, Überspannungs-/Überspannungsschutz und LED-Anzeigen zur Anzeige des aktuellen Zustands des Sensors.
Einweg-Sensor-Anwendung
Optoelektronische Sensoren haben viele Anwendungen in industriellen Umgebungen. Hier sind einige, bei denen photoelektrische Einweglichtschranken verwendet werden.
- Objekterkennung und -zählung in Produktionslinien oder Förderbändern
- Diese Sensoren, die hauptsächlich in der Lebensmittelverarbeitung und der pharmazeutischen Industrie zu finden sind, werden verwendet, um das Vorhandensein oder Fehlen von Objekten in allen Phasen der Verarbeitung zu erkennen. Beispielsweise kann eine Verpackungsstufe diese Sensoren verwenden, um eine definierte Anzahl von zu verpackenden Gegenständen genau zu zählen.
- Sicherheitssysteme
- Einwegsensoren können als „Stolperdraht“-Mechanismus verwendet werden, um unerwünschten Zugang zu einem sicheren Bereich zu erkennen. Wenn eine Person/ein Tier den Strahl kreuzt, kann das Signal verwendet werden, um Sicherheitsschlösser auszulösen oder einen Alarm zu erzeugen.
Was kann eine Einweglichtschranke erkennen?
Einweglichtschranken können undurchsichtige Materialien wie Holz, Metall, Kunststoff, Streuglas, Spiegel und andere feste Objekte erkennen.
Jedes Objekt, das kein Licht durchlässt, kann vom Sensor erkannt werden. Sie können auch verwendet werden, um Flüssigkeiten für Anwendungen wie die Füllstandsmessung zu erkennen.
Vorteile und Nachteile von Einweglichtschranken
Einweglichtschranken sind bekannt für ihre überlegene Reichweite. Im Gegensatz zu vielen anderen Sensoren können sie in einem Abstand von wenigen Zentimetern bis zu 300 Metern voneinander betrieben werden. Dies ist auf die Verwendung eines einzelnen Strahls zum Betrieb zurückzuführen.
Dadurch kann der Sensor das höchstmögliche optische Energieniveau nutzen, da der Strahl nicht durch Reflexion geschwächt wird.
Diese Sensoren können Bedingungen wie überwinden Linsenverschmutzung, dunstige Umgebungsluft und leichte Fehlausrichtungen.
Es gibt auch einige Nachteile bei der Verwendung von Einweglichtschranken. Da es zwei getrennte Sender- und Empfängereinheiten gibt, kann der Montagevorgang etwas schwierig sein.
Möglicherweise sind zwei Halterungen für die Montage und eine längere Verkabelung erforderlich, um den Sensor mit Strom zu versorgen und Signale vom Sensor zu übertragen.
Außerdem ist ein Einwegsensor möglicherweise nicht in der Lage, ein transparentes Objekt genau zu erkennen, da der Strahl durch das Objekt dringen und den Empfänger beleuchten kann.
Verdrahtung des Einweglichtschrankensensors
Einweg-Lichtschranken sind in vielen verschiedenen Verdrahtungskombinationen erhältlich, wie zum Beispiel:
- DC NPN Schließer oder Öffner
- DC PNP Schließer oder Öffner
- DC NPN NO+NC
- AC 2-Draht Schließer oder Öffner
- Relaisausgang AC/DC
Die Sensoren vom NO+NC-Typ sind derart, dass der normalerweise offene Ausgang und die normalerweise geschlossenen Ausgänge zueinander komplementär sind. Daran können zwei separate Lasten angeschlossen werden.
Erwähnenswert ist, dass der typische Strom, den ein photoelektrischer Sensor verarbeiten kann, weniger als 400 mA für einen DC- oder AC-Typ und weniger als 2 A für einen Relaisausgangstyp beträgt.
Daher kann ein direkter Anschluss des Sensors an eine Last wie ein Leistungsrelais oder ein Schütz den Sensor beim Schalten beschädigen.
Einwegsensor Preis
Eine Einweglichtschranke kann zwischen 30 und 150 US-Dollar kosten. Der Preis variiert aufgrund der verfügbaren Funktionen wie z.
- Konfigurierbare Dunkel- oder Hell-Ein-Modi
- Reichweite und Empfindlichkeit
- Ausgabetyp
- Eindringschutz (IP-Schutzart)
Es gibt einige photoelektrische Sensoren, die so konfiguriert werden können, dass sie als Einweg-, Streulicht- oder Retroreflexionssensor funktionieren. Diese Sensoren sind typischerweise teurer als Einzelfunktionssensoren.
Zusammenfassung
In diesem Artikel haben wir uns den Aufbau von Einweg-Lichtschranken, ihr Funktionsprinzip und ihre Anwendungen angesehen. Einweg-Lichtschranken haben die höchste Reichweite unter den Lichtschranken.
Sie sind in verschiedenen Größen und Formen erhältlich, um für fast jede Anwendung geeignet zu sein. Sie können ideal für die Erkennung von undurchsichtigen Objekten aus großer Entfernung sein.
